一种基于象鼻的仿生软夹爪

本发明涉及机器人，尤其涉及一种基于象鼻的仿生软夹爪。

背景技术：

1、在机器人执行抓握任务过程中，硬夹持器和硬物体之间的接触会导致冲击，可能会损坏物体或将其推出所需的路径。广泛应用的解决方案是将柔性材料添加到机器人末端执行器中，即采用“软夹爪”来进行抓取。软夹爪根据驱动方式分为三类：驱动抓取夹爪、可变刚度夹爪、可控附着力抓取夹爪，目前的软夹爪普遍存在两大问题：其一，夹爪的适用范围不够广泛；其二，夹爪的夹持力无法恒定。

2、软气动执行器是一种典型的软夹爪，由于其弹性和可变形的特性，可以实现多种复杂的形状变化，从而生成不同的运动模式，例如伸展、弯曲、扭转等。软气动执行器的运动通常通过调节气体的流入和流出进行控制，还可以使用手动控制、电子控制或自动控制系统来实现对执行器的精确操作。软气动执行器具有很高的柔性，能够适应不同的工作环境和任务，对比传统的刚性机械结构，其结构设计灵活性高，材料更加轻便。但由于软气动执行器的结构限制，对夹持物体的尺寸不够兼容，适用范围不够广泛。

3、吸盘也是一种典型的软夹爪，具有快速和可靠的抓取特性，这种夹持器被广泛用于具有重复性和可预测的拾取和放置任务中，特别是在生产高度集成、自动化程度高的工厂中。然而，为了将这种能力扩展到具有更高差异的任务或更敏捷的工厂环境中，必须克服吸盘的固有局限性。吸盘在拾取物体的尺寸方面具有一定限制，物体通常需要不小于吸盘孔径，并且表面纹理及其不规则性导致真空压力损失较大，因此保持力无法保持恒定。

4、因此，本领域的技术人员致力于提供一种基于象鼻的仿生软夹爪，在抓取过程中不仅能够有效适应物体的不同形状，还能够实现较高的抓取稳定性。

技术实现思路

1、有鉴于现有技术上的缺陷，本发明所要解决的技术问题是如何提供一种能够适应不同形状的物体以及提高抓取稳定性的软夹爪。

2、为实现上述目的，本发明提供了一种基于象鼻的仿生软夹爪，包括：柔性机构、至少两个软气动执行器，所述柔性机构具有凹口，所述柔性机构的内部具有空腔，所述至少两个软气动执行器设于所述柔性机构的空腔内，所述至少两个软气动执行器沿着所述凹口的壁的周向均匀设置；每一个所述软气动执行器连接有一个第一气管，每一个所述软气动执行器抽负压之后，所述软气动执行器向所述凹口的壁弯曲并挤压所述凹口的壁。

3、优选地，所述柔性机构为硅胶材质。

4、优选地，所述凹口呈倒漏斗状。

5、优选地，每一个所述软气动执行器包括基座、位于所述基座一侧的若干个支撑体、密封布，所述支撑体间隔地连接至所述基座，所述密封布缠绕在所述基座和所述支撑体的外侧，所述密封布内形成密闭的腔，所述第一气管的一端置于所述密封布的密闭的腔内。

6、优选地，所述基座和所述支撑体为硅胶材质。

7、进一步地，还包括底座，所述底座与所述柔性机构的一端连接，所述底座将所述柔性机构的腔体密封；所述第一气管穿过所述底座。

8、进一步地，所述柔性机构的空腔内填充有阻塞颗粒。

9、优选地，还包括第二气管，所述第二气管穿过所述底座，所述第二气管的一端位于所述空腔内。

10、优选地，还包括第三气管，所述第三气管穿过所述底座，所述第三气管的一端位于所述凹口内。

11、优选地，所述柔性机构、所述软气动执行器使用模具制成。

12、本发明至少具有如下有益技术效果：

13、本发明提供的基于象鼻的仿生软夹爪，可实现多模态抓取方式：通过吸盘控制附着力，结合粒子阻塞改变软吸盘的刚度，内嵌软气动执行器实现精准抓取，从而使软夹爪能够适应多样化的任务需求。

14、本发明提供的基于象鼻的仿生软夹爪，引入可调刚度机制，解决了柔性抓取器抓取力不足的问题，使其在保持柔性的同时具备更强的抓取能力。具有刚度和柔性特性的仿生软夹爪可以在保护物体不受损坏的前提下，提高抓握能力及适应性。

15、本发明提供的基于象鼻的仿生软夹爪，通过组件的精确设计和配合使用，使得仿生软夹爪在实际应用中能够表现出极高的效率和稳定性。

16、以下将结合附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本发明的目的、特征和效果。

技术特征：

1.一种基于象鼻的仿生软夹爪，其特征在于，包括：柔性机构、至少两个软气动执行器，所述柔性机构具有凹口，所述柔性机构的内部具有空腔，所述至少两个软气动执行器设于所述柔性机构的空腔内，所述至少两个软气动执行器沿着所述凹口的壁的周向均匀设置；每一个所述软气动执行器连接有一个第一气管，每一个所述软气动执行器抽负压之后，所述软气动执行器向所述凹口的壁弯曲并挤压所述凹口的壁。

2.如权利要求1所述的基于象鼻的仿生软夹爪，其特征在于，所述柔性机构为硅胶材质。

3.如权利要求1所述的基于象鼻的仿生软夹爪，其特征在于，所述凹口呈倒漏斗状。

4.如权利要求1所述的基于象鼻的仿生软夹爪，其特征在于，每一个所述软气动执行器包括基座、位于所述基座一侧的若干个支撑体、密封布，所述支撑体间隔地连接至所述基座，所述密封布缠绕在所述基座和所述支撑体的外侧，所述密封布内形成密闭的腔，所述第一气管的一端置于所述密封布的密闭的腔内。

5.如权利要求4所述的基于象鼻的仿生软夹爪，其特征在于，所述基座和所述支撑体为硅胶材质。

6.如权利要求1所述的基于象鼻的仿生软夹爪，其特征在于，还包括底座，所述底座与所述柔性机构的一端连接，所述底座将所述柔性机构的腔体密封；所述第一气管穿过所述底座。

7.如权利要求6所述的基于象鼻的仿生软夹爪，其特征在于，所述柔性机构的空腔内填充有阻塞颗粒。

8.如权利要求7所述的基于象鼻的仿生软夹爪，其特征在于，还包括第二气管，所述第二气管穿过所述底座，所述第二气管的一端位于所述空腔内。

9.如权利要求6所述的基于象鼻的仿生软夹爪，其特征在于，还包括第三气管，所述第三气管穿过所述底座，所述第三气管的一端位于所述凹口内。

10.如权利要求1所述的基于象鼻的仿生软夹爪，其特征在于，所述柔性机构、所述软气动执行器使用模具制成。

技术总结
本发明公开了一种基于象鼻的仿生软夹爪，包括：柔性机构、至少两个软气动执行器，所述柔性机构具有凹口，所述柔性机构的内部具有空腔，所述至少两个软气动执行器设于所述柔性机构的空腔内，所述至少两个软气动执行器沿着所述凹口的壁的周向均匀设置；每一个所述软气动执行器连接有一个第一气管，每一个所述软气动执行器抽负压之后，所述软气动执行器向所述凹口的壁弯曲并挤压所述凹口的壁。本发明在抓取过程中能够有效适应不同形状的物体，并能够提高抓取的稳定性。

技术研发人员：王皓,陈根良,刘清钰,吴晨曦
受保护的技术使用者：上海交通大学
技术研发日：
技术公布日：2024/12/5